微量元素综述修改.doc

药食真菌中微量元素的分析测定及研究进展李钰 贾琳琳 李志洲（陕西理工学院化学与环境科学学院）摘要：简要介绍了微量元素的生理作用，综述了微量元素的几种分析测定方法的研究进展和在药食真菌发展中的应用，探论了其在药食真菌生产中的发展方向。关键词：微量元素 测定 药食真菌 发展方向Progress Li Yu Jia Lin-lin Li Zhi-zhou (College of Chemical & Environment Science, Shaanxi University of Technology, Hanzhong, China, 723001)Abstract:The physiological functions was introduced briefly，Key words: trace element；edible and medicinal fungi；determination；progress前言药食真菌中所含多种的成分，如微量元素、多糖、生物碱、甾醇、萜类、苷类等，对提高人体抵抗力，治疗癌症，抑制肿瘤细胞生长有好的功效，并且对人体没有毒副作用，其中微量元素对人体有较好的生理作用。药食真菌中含有多种微量元素，其以有机态和无机态形式存在，由于化合态的不同，对人体的作用有着截然的不同。人体主要利用的是其中的有机态的微量元素。人体内微量元素占体重不足0.01%，却对人体却有重要生理功能，如铁、锌、铜、硒、锰、碘、钴、镍、钼、氟、钒、錫、硅等就对维持人体生命健康起着不可缺少作用。缺铁会导致缺铁性贫血，锌缺乏可致厌食、矮小、免疫功能低下，皮疹及脱发等，缺铜容易导致冠状动脉粥样硬化，而形成冠心病。还会引起贫血症、白癜风等疾病，碘摄入量不足会引起甲状腺肿、克汀病、流产、先天性畸形等。微量元素在人体含量较少，却广泛存在于自然界中，可以作为药品和食品的重要组成部分越来越受到人们的关注。将微量元素整合到药食真菌的有效成分中，将其作为其中的添加剂以提高其药用价值，使药食真菌在食用中既具有其自身的功效同时也能使微量元素发挥其独特的作用，而达到更好、更有效的保健作用，基于此药食真菌中微量元素分析与应用成为热点研究方向之一。本文对药食真菌中微量元素的分析测定进行研究，探论了其在药食真菌生产中的发展方向1 微量元素对人体的作用有资料1蒋建强.环境地球化学与人体健康及农业生产的关系J.物探与化探, 2004, 28(4): 330.何燕，周国华，王学求 从微量元素与人体健康关系得到的启示 物探和化探2008年2月第32卷第1期第7074页表明，微量元素参与人体内多种酶、辅酶、维生素、激素及核酸的形成，具有特异的生理功能，与机体细胞增殖、新陈代谢等密切相关，见表1所示。表1 微量元素的生理功能功能分类元素参与人体各种酶的组成Fe、Cu、Zn、Mo、Se、Mn具有催化作用I、Cu、Ca、Mn、Cr、Co、Ni增强机体免疫功能提高抗病力Zn、I、Se、Ti有助于保护心血管K、Na、Li、Ca、Mg、Ti、V、Se、Fe、Cu、Zn、Na、Co作者简介：李钰(1987-)，女，陕西安康人，大学本科生，环境工程专业061。微量元素的主要生理功能：协助体内物质运输，如含铁参与血红蛋白、肌红蛋白的构成，负体内运输氧和二氧化碳的作用，含锌碳酸酐酶参与CO2的运输等。微量元素是体内多种酶的组分或激活剂，参与多种物质和能量代谢过程。如铁参与细胞色素类酶、过氧化氢酶、过氧化物酶的合成，能防止血管里细胞被氧化，保证人体代谢活动正常运行；硒参与谷胱甘肽过氧化酶具有清除自由基和过氧化物的作用，与维生素E的抗氧化作用具有协同作用，能延缓细胞衰老，保护细胞膜的通透性和稳定性，维持心肌组织的正常结构、功能与代谢，防止冠心病、心肌梗塞及心绞痛的发生2-42曹丹阳.微量元素硒与心血管疾病J.中国地方病防治杂志.2006,21(03):3233.3张红,李小利,高海青.微量元素与心血管疾病J.国外医学.医学地理分册.2006,27(03)：911.4陈昭,张晶,佟冬青,刘育晖.微量元素与心血管疾病关系研究现状J.北华大学学报(自然科学版).2003,4(03):3133.；微量元素是体内某些激素和维生素的组分，参与调节多种重要生理功能。如碘是甲状腺激素的成分，缺碘导致甲状腺激素合成障碍，影响机体正常代谢和儿童生长发育。影响核酸代谢。核酸中含有铬、钴、铜、锌、镍、钒等微量元素，这些元素对核酸的结构、功能及DNA复制都有影响。对人体免疫功能、生殖、神经系统的发育及抑制机体组织癌变有重要影响。如铁、铜、锌、硒等能维持正常的免疫功能；铁、锌、碘、氟、锰、钒、镍等能维持正常的生殖发育功能；铁、铜、锌、锰、钼、碘、硒、钴等是神经系统发育及维持正常功能所必须；铜、锌、钼、硒、铁、锰等能抑制机体组织癌变等。2 微量元素分析测定方法的研究进展2.1微量元素的测定分析的主要流程样品材料粉碎干燥消解测定结果分析其中消解和测定是研究的重点。根据不同的样品材料就必须选择不同的消解方法，消解剂类型和消解条件，已达到能准确测定含量的要求。近年来的研究表明电感耦合等离子体-原子发射光谱法( inductivelycoupled plasma atomic emission spectrometry， ICP-AES) ，分光光度法，原子吸收光谱法具有操作简便，测定精度高等优点被广泛的应用。2.1 电感耦合等离子体-原子发射光谱（ICP-AES）法电感耦合等离子体-原子发射光谱法(inductivelycoupled plasma atomic emission spectrometry， ICP-AES)是近年来发展迅速的分析方法之一，目前对微量元素分析和测定的常用方法。其方法原理电感耦合等离子体焰温度可达到60008000K，当将试样有进样器引入雾化器，并被氩气带入焰炬时，则试样中组分被原子化、电离、激发，以光的形式发射出能量。不同元素的原子在激发或电离时，发射不同波长的特征光谱，故根据特征光的波长可进行定性分析；元素的含量不同时，发射特征光的强弱也不同，据此可进行定量分析。有研究采用微波方式进行溶样，再利用电感耦合在进行测定，如王继生等7王继生，王鹤群，郑永军 微波消解ICP-AES法测定四种药材中的微量元素 济南大学学报2008年1月第22卷第1期第5962页采用微波溶样，利用HNO3-H2O2消解体系，用3步消解法分别对中药材香加皮、鱼腥草、金银花、胖大海进行消解，然后应用电感耦合等离子体发射光谱技术( ICP-AES)测定了其中的9种微量元素。实验中发现，微波消解时不同功率反应的激烈程度不同，功率过大，反应激烈易发生冲罐现象，微波消解样品应在低功率下间歇地短时间进行。与常规分析方法相比，该法快速简便、准确率高、精密度好。徐润生等采用微波消解技术8徐润生，毛程鹏，虞锐鹏，程存归 微波消解ICP-AES法测定不同生长年限白芍的微量元素 光谱学与光谱分析 2008年3月第28卷第3期第671674页-电感耦合等离子-原子发射光谱法(ICP-AES)对不同产地、不同生长年限的芍药及其炮制前后含有的几种具有重要生理功能的无机微量元素K，Ca，Na，Mg，Za，Fe和Cu等的含量进行了依次测定。由于中药材不易消解，需要加入强氧化剂，实验采用了浓HNO3及HClO4混酸消解。得到了较好和较准确的实验结果。结果表明微波消解-电感耦合等离子-原子发射光谱法可同时测定多种微量元素。高压消化罐在较低温度下进行缓慢样品消化，再利用电感耦合在进行测定，可以提高精密度，如段继东等9段继东，田鹏，吕子键，辛士刚，韩爽，赵芳 电感耦合等离子体原子发射光谱法测定食用菌中微量元素 理化检测-化学分册 2008年第44卷第137-138，141页通过优化试验选择高压消化罐在较低温度下进行缓慢样品消化，以减少了消化过程中微量元素的损失。用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定了野生元蘑和珍珠菇中钙、钠、钾、镁、锰、钡、铁、钴、锗、铜等微量元素的含量，并与湿法消化的结果进行了对比，结果表明没有显著的差异，但高压消化罐法的测定精密度更高。有研究对湿法和干法进行研究比较，唐清等10唐清，高露，韩丽娟 ICP-AES发同时测定猴头菇中13种元素 天津师范大学学报2005年9月第25卷第3期第17-18第46页应用湿法ICP-AES法同时测定了猴头菇中13种元素并进行了成分分析，结果表明，采用干法灰化可以避免猴头菇中因含有较稳定的大分子糖，很难通过湿法HNO3-HClO4完全消解的缺点。进而用ICP-AES法同时测定钾、磷、钠、钙、镁、锰、铁、铜、锌、硒、锶、镉、铅13种元素的含量。此方法是一种快速、准确、可靠的分析方法。ICP-AES法具有检出限低，灵敏度高，精密度好，线性动点范围宽，对有机物样品可有效的消除化学、物理干扰，利用化学工作站可对光谱干扰进行有效校正，同时检测多种元素的优点，已广为应用于生物样品中微量元素的测定5刘彦明.原子吸收光谱法测定中成药中微量元素J.光谱学与光谱分析, 2000, 20(3): 373.6程义勇,蒋与刚,生物医学微量元素数据手册M天津:天津科学技术出版社, 1994。其测定步骤是先制取样品溶液再消解通过用ICP-AES法选定分析元素的波长测定各种元素的含量。常用的消解方法有湿法消解法和微波消解法高温消化罐法。ICP-AES法是利用元素对光波的不同吸收作用而达到定性和定量分析，精确的实验结果可通过用不同的消解剂和消解方法对原材料进行充分的消解而获得。可以看出，电感耦合等离子体发射光谱技术（ICP-AES）法近年来研究主要集中在对不同样品溶液的消化方法和消解剂的改进上。在消化过程中，微量元素都有不同程度的损耗，这对准确测定食品类的微量元素含量及分析其含量对人体影响的工作者带来了很大难度。如何根据不同的样品找到更好的消化方法，消解条件和高效消解剂，以解决样品消化损耗问题，将是科研工作者亟待解决的问题。2.2 分光光度法分光光度法是建立在分子吸收光谱基础上的分析方法。测定原理是将被测物质转化成有色物质，在可见光区通过侧其对特征波长的吸光度，并与标准溶液的吸光度相比较以实现测定。分子吸收光谱上的吸收峰值波长、吸收峰数目及形状与物质的分子结构（如价电子结构、键型、官能团等）紧密相关，这是进行定性分析的基础；吸收峰峰值波长处的吸光度与被测物质的浓度之间的关系符合朗伯比尔定律，即在一定的实验条件下二者呈现线性关系，这是定量分析的基础。分光光度法的应用光区包括紫外光区（10400nm）、可见光区（400780nm）和红外光区（780nm300um）。不同的样品材料选用不同的消解剂和显色剂，就存在不同的消解条件，对实验结果也有不同程度的影响。近年来有用邻苯二胺替代3，3-二氨基联苯胺做显色剂而取得较好的实验结果的，例如：王安琪等王安琪，王新风，洪媛，戴传超 紫外分光光度法测定市售食用菌中硒的含量 淮阴师范学院学报 2006年5月第5卷第2期第143145，150页在对几种市售食用菌中硒含量的研究中以硫酸-高氯酸做消化剂，用邻苯二胺替代3，3-二氨基联苯胺做显色剂，通过紫外分光光度法进行了测定，得到了较好的结果。同时在硒含量为630g范围内对平菇做了重复性实验和回收率实验都有较好的效果。邓斌等采用紫外分光光度法12邓斌，蒋刚彪，陈六平，徐安武 紫外分光光度法测定石榴皮中微量元素硒 微量元素与健康研究Studies of Trace Elements and Health 2008年1月第25卷第1期第4041页，以1%邻苯二胺盐酸盐做显色剂，甲苯为萃取剂，检测波长为335nm，测定石榴皮中微量硒元素的含量。结果表明，反应过程中体系酸度应严格控制，尤其是络合反应阶段，溶液酸度必须控制在pH1.52.5之间，pH值为2.0是体系的最佳萃取酸度。实验时加入适量的EDTA2Na溶液可消除干扰离子的影响。该方法操作简便、测定快速、灵敏度高、稳定性好。同时也有用1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚(PAN)为显色剂，再用分光度法进行测定分析，如邓斌等研究了芦荟中微量元素锌在表面活性剂十二烷基苯磺酸钠存在下11邓斌，蒋刚彪，陈六平 分光光度法测定芦荟中微量元素锌 分析实验室Chinese Journal of Analysis Laboratory 2008年5月第27卷增刊第160163页，以1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚(PAN)为显色剂的最佳显色条件及应用。实验表明，在KH2PO4-NaOH缓冲溶液中， pH处于6.88.5范围内，在KH2PO4-NaOH缓冲溶液中， Zn()与PAN形成红色的络合物，显色完毕后，吸光度达到最大且能稳定出现在24 h以上。适用于基层单位测定芦荟样品中微量锌的含量。利用分光光度法选用不同的显色剂和显色条件就得到精确度不同实验结果。分光光度法的测定原理是把要测定的元素转化为有色物质，利用其吸光度的不同而进行测定分析，所以根据不同的样品如何选择最佳显色剂和最佳显色时条件，以得到精确度较高的结果就成为了实验员的研究重点。2.3 原子吸收光谱法原子吸收光谱法(AAS)包括:火焰原子吸收光谱法(FAAS)，石墨炉原子吸收光谱法(GAAS)，氢化物原子吸收光谱法(HAAS)113孙汉文.原子吸收光谱技术M.北京:中国科学技术出版社,1992.399.3。原子吸收法的基本测定原理是从辐射光源辐射出具有待测元素特征谱线的光，通过试样蒸汽中待测元素基态原所吸收，由辐射谱线被减弱的程度来测定试样待测元素的含量.使用原子吸收光谱仪，在不同的工作条件下，可以测出周期表中70种元素。测定微量元素用得多的是火焰原子吸收法，该方法抗基体干扰能力好。孙永梅用孙永梅 火焰原子吸收光谱法测定香菇中7种元素的含量 吉林师范大学学报（自然科学版） 2006年8月第3期 第7172页火焰原子吸收光谱法测定了鲜香菇中7种宏量、微量元素的含量，结果表明其中K、Na、Fe、Mg、Ca含量高，Mn、Cu含量也比较丰富，是一种高蛋白、低脂肪的保健食品。具有很高的药用价值。该方法具有操作简单易行，结果精度高，标准偏差小等优点。李静红等李静红*，王淑英，陈光 火焰原子吸收光谱法分析香菇中微量元素的形态 分析实验室 2007年12月第26卷增刊第346348页用0.45m滤膜， D101型大孔吸附树脂，将香菇水煎掖中Cu、Zn、Fe、Mn、Ca和Mg分为悬浮态和可溶态、有机态和无机态，用HCl和CCl4处理煎渣，得煎渣无机态和有机态，利用火焰原子吸收光谱法对香菇中Cu、Zn、Fe、Mn、Ca、Mg进行了形态含量的分析。该方法的回收率在95.0%101.7%范围内，并且相对标准偏差均在2%以下。李涛等李涛，王元忠，刘鸿高 巨大口蘑中微量元素的光谱测定 光谱学与光谱分析 2008年2月第28卷第2期第450452页采用火焰原子吸收法同时测定了巨大口蘑中K，Ca，Na，Mg，Fe，Zn，Mn和Cu 8种微量元素的含量。结果表明，巨大口蘑中Zn，K，Ca，Mg和Mn等人体必须的生命元素含量较高，揭示了巨大口蘑具有较高的营养价值。方法的相对标准偏差介于0.1%2.2%，回收率介于98.1%106.4%，得到的结果比较满意。陈学军等陈学军，陈小军，王秀峰 中国测试技术 2008年7月第34卷第4期第99，100，105页为了找出微量元素的含量与利尿治疗的关系，测定了利尿类中药的微量元素的含量，对海金砂、茯苓等利尿类中药采用湿法消解，并用火焰原子吸收分光光度法测定了锌、铁、铜和锰等4种微量元素含量。找出微量元素的含量与利尿治疗的关系，探讨利尿类中药中微量元素含量之间的关系，并对结果进行了准确度和精密度测定。本方法简单，精密度高，加标回收率在82.00%112.0%之间，RSD1.3%，结果令人满意。微量元素的测定主要用的是火焰原子吸收光谱法，该方法可对不同微量元素的含量进行测定，操作简单易行，回收率较高，且结果精度高。3 微量元素在药食用真菌中的应用早在东汉年间，世界上第一部药物专著神农本草经中就有灵芝、茯苓、猪苓等药用真菌药效的分别列项论述；明代著名医学家李时珍在本草纲目中也收载了20多种真菌的药效分析，这些药物至今沿用不衰。真菌是我国传统医药学的重要组成部分，我国也是世界上最早利用真菌防病治病的国家。近几年来，我国药食用菌的科研与生产，有了十分迅速的发展。3.1 药食菌中微量元素的分析近年来，在对药物中微量元素形态的研究主要是对微量元素的初级和次级形态的分析研究，微量元素的初级形态分析目的是探讨药物中存在的元素，并研究菌类物质水煎液中各元素的提取率和残留率，结合其在原药中的总含量为元素形态分析提供依据；次级形态是进一步探讨各元素在可溶态中发挥作用的形式。沈晓芳等按照传统煎煮法对中药黄芪中铜沈晓芳，张勇，杨成，庞月红，燕新梁，王爱娜，秦雪梅 黄芪中微量元素的形态分析 分析化学研究简报 2006年3月第34卷第396398页、锌、铁、镁、钙和铬6种元素进行提取；用微孔滤膜分离提取液中的可溶态与悬浮态；利用大孔吸附树脂柱对可溶态中的有机态与无机态进行分离；采用火焰原子吸收光谱法对各种形态中的6种元素进行测定。结果显示：黄芪中6种元素的总提取率在44.0%74.4%，浸留比在79.4%293.8%，悬浮态颗粒吸附率在10%左右，可溶态中铬的有机态与无机态的比例为114.6%，铜、锌、铁、镁、钙的有机态与无机态的比例在3.7% 43.5%。该法对各元素的加标回收率在96.8%103.1%；相对标准偏差小于1.5%，结果比较精确。弓晓峰等用弓晓峰，谢明勇，杨妙峰，王小如 黑灵芝中微量元素的形态分析 理化检验化学分册 2005年第414卷第460463，466页ICP-MS法同时测定黑灵芝中十余种微量元素的初级形态含量及分布，考察了黑灵芝中微量元素在不同极性溶剂中的浸出率，并通过国家一级标准物质验证了分析结果的准确性。结果表明，随着溶剂极性增大，大部分元素的溶出率增大。水提取黑灵芝，铜、锰、铁、锌等元素的提取率均小于40%，对黑灵芝样品进行了加标回收试验，回收率在88.2%110.6%。研究黑灵芝中微量元素含量及溶出特性对黑灵芝质量控制、灵芝产品的合理开发利用有重要作用。3.2 药食真菌中的有效成分与微量元素的联系探索和寻找能改善生物功能、提高免疫力、使人类更健康、精力更充沛的新物质资源一直是近年来人们研究的重点。食药用真菌多糖具有独特的生物活性和安全无毒副作用的特性而备受欢迎，目前已研发出了一系列药品、保健品和功能性食药用真菌多糖产品42，4342 沈业寿,陶文娟.真菌的应用研究真菌多糖J.安徽大学学报(自然科学版),2003,27(1):9397.43周国英,兰贵红,何小燕.食用菌多糖研究开发进展J.实用预防医学,2004,11(1):203204.。真菌多糖是从真菌子实体、菌丝体、发酵液中分离出的一类可以控制细胞分裂分化、调节细胞生长和衰老的活性多糖。研究表明，真菌多糖的作用机理：主要是通过对淋巴细胞、巨噬细胞、网状内皮系统等的作用来调节机体的免疫功能。作为生物反应调节剂，它不仅能够激活T、B淋巴细胞、巨噬细胞、自然杀伤细胞(NK)等免疫细胞，还能活化补体，促进细胞因子的生成，全面发挥对机体的调节作用4欧阳天贽,李小定,荣建华.真菌多糖抗肿瘤及免疫调节作用研究进展J.天然产物研究与开发, 2006, 18: 524 528.。潘冉.香菇多糖临床应用研究进展及香菇的药用价值海峡药学J2005,17(4):123-125中药配位化学认为7LiuWensheng (刘文胜), LuoWeizao (罗维早), Zhang Zhirong (张志荣), Yin Gongkuan (殷恭宽).West ChinaJournal ofPharmaceuticalSciences(华西药学杂志),200,l 16(4): 293294沈晓芳，张勇，杨成，庞月红，燕新梁，王爱娜，秦雪梅 黄芪中微量元素的形态分析 分析化学研究简报 2006年3月第34卷第396398页：中药有效化学成分不是单纯的有机成分，也不是单纯的微量元素，而是有机成分与微量元素组成的配位化合物。微量元素如果未与有机成分结合进人体内，其结果是：或者难以被机体吸收，或者蓄积在体内产生毒副作用。药食真菌的保健和药用价值，不单单只是其自身有效成分作用的效果，微量元素也起着相辅相成的作用。微量元素对药食真菌的生长起着促进作用，同时，当微量元素被药食真菌吸收后，与其有机成分形成配合物进人体内后，由于改变了原来的分子大小、电荷性和脂溶性，特别是改变了立体构型，使其与一定载体、受体和酶易于结合，增加了对靶细胞和受体的选择性，从而达到提高疗效、降低毒副作用和耐药性。可通过药食两用真菌中的生物活性成分分析、改性研究现状，提出生物活性成分和微量元素的配合方法、性能研究等予以衔接。3.3药食两用真菌微量元素的富集及应用发酵液培育药食真菌是近年来新兴的技术，采用液体深层发酵技术生产药食用菌菌丝体，该方法生产周期短，成本低，而且不易受到污染，适合大规模工业生产。通过对发酵液的组分含量的控制，使菌丝体可以有机与锌、硒、铁等微量元素结合，提高药食真菌的保